水泥基材料的水化動(dòng)力學(xué)及孔洞分析.pdf

1、水泥基材料泛指所有以膠凝材料為原料制備的材料和制品，從材料和力學(xué)學(xué)科觀點(diǎn)出發(fā)，其宏觀性能具有非線性、模糊性、不規(guī)則性和不確定性等特征，這些特征正是其微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的反映。
　　 作為隨時(shí)間變化的非均勻固體介質(zhì)，掌握水泥基材料隨時(shí)間而變的力學(xué)、物理和化學(xué)等性能是一個(gè)涉及多學(xué)科復(fù)雜的工程和科學(xué)問(wèn)題，并且具有重要的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)意義。這個(gè)問(wèn)題的研究和處理雖然有近百年歷史，傳統(tǒng)上是由材料科學(xué)和土木工程人員擔(dān)任，但隨著近十年來(lái)國(guó)際上微納米科學(xué)

2、技術(shù)的發(fā)展，從微納米尺度對(duì)水泥基材料物理、化學(xué)和力學(xué)的性能研究正引起多學(xué)科研究工作者的興趣，也是西方許多國(guó)家優(yōu)先資助的研究領(lǐng)域之一。
　　 本文從微納米尺度出發(fā)，建立了水泥基材料干燥過(guò)程中的雙微納米孔洞的坍塌模型，基于以上模型計(jì)算Gibbs自由能，討論了孔洞間距、孔徑大小等因素對(duì)微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，為研究多孔材料的微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提供依據(jù)。其次，根據(jù)K.B.Park提出的中心粒子水化微觀模型，考慮了由于自由水和與自由水接觸相界面

3、積的減少導(dǎo)致的水泥水化速率的下降，從而建立了波特蘭水泥的微觀水化模型，可用于預(yù)測(cè)水化速率隨水化程度的變化關(guān)系。結(jié)果表明，修正后的模型可以模擬水泥水化速率隨水化程度變化的曲線，與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。粉煤灰、礦渣等復(fù)合水泥在高性能混凝土的中大量使用，但其水化性能研究并不充分，現(xiàn)綜合考慮粉煤灰的三大效應(yīng)，對(duì)前述普通硅酸鹽水泥中心粒子水化模型進(jìn)一步修正，提出了粉煤灰-水泥水化模型。模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可知，根據(jù)該動(dòng)力學(xué)方程可對(duì)不同溫度、不同